KR100919026B1 - 열연판재의 바 권취시 장력 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속연주기에서 주조된 슬라브를 초벌압연하여 중간소재에 굽힙응력을 가해서 초기내경을 형성하여 권취할 때에 발생되는 텔레스코프 현상을 억제할 수 있도록 개선된 열연판재의 바 권취시 장력 제어방법에 관한 것으로, 열간압연 설비의 중간압연기와 마무리 압연기 사이에 설치되어 회전하는 상하부 벤딩롤, 포밍롤 및 크래들롤 사이로 소재를 통과시켜 권취하는 방법으로서 소재의 두께에 따라 상부 벤딩롤 속도와 하부 벤딩롤 속도를 서로 다르게 설정 제어하여 권취할 때에, 초벌압연되기 위해 소재가 이송되는 구간별 속도패턴에 맞추어 상기 상부벤딩롤, 포밍롤, 크래들롤의 회전속도를 구간별 속도패턴에 따라 가변시키면서 권취하는 것을 특징으로 하는 열연판재의 바 권취시 장력 제어방법을 제공한다.

본 발명에 의하면 열연판재의 생산에 있어서 중간소재를 항상 일정한 굽힘력을 유지하여 불량없이 양호한 형상을 갖도록 권취하는 것이 가능하게 된다.

Description

열연판재의 바 권취시 장력 제어방법{TENSION CONTROL METHOD WHEN BAR WINDING OF HOT STEEL STRIP}

도 1은 코일 박스의 구성 개요도,

도 2는 초기 내경 형성 상태도,

도 3은 권취불량 발생 형태를 보인 사시도,

도 4는 소재의 구간별 속도패턴을 보인 파형도,

도 5는 중간소재의 초압압연후 권취과정을 보인 설비의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

T : 소재두께 R : 곡률반경

V_BT : 상부 벤딩롤 속도 V_BB : 하부 벤딩롤 속도

V_FR ; 포밍롤 속도 V_CR : 크래들롤 속도

V : 소재 속도

본 발명은 미니밀 열연판재 생산에 있어서 초벌 압연기와 마무리 압연기 사 이에 설치되어 중간소재를 권취하는 방법의 개선에 관한 것으로, 연속연주기에서 주조된 슬라브를 초벌압연하여 중간소재(두께 20~30mm) 상태로 세 개의 구동롤(이하 '벤딩롤') 사이로 통과시켜 소재에 굽힙응력을 가해서 초기내경을 형성하고, 두개의 구동롤(이하 '크래들롤')로 소재를 지지하면서 권취할 때에 발생되는 텔레스코프 현상을 억제할 수 있도록 개선된 열연판재의 바 권취시 장력 제어방법에 관한 것이다.

열간 압연 설비의 초벌 압연기(이하 '중간압연기')와 마무리 압연기 사이에 설치된 코일 박스는 도 1 및 도 2와 같이 세개의 벤딩롤(B/R)과 두개의 크래들롤(C/R)을 이용하여, 중간압연기에 의해서 초벌 압연된 소재(바(BAR))를 세 개의 벤딩롤 사이로 통과시켜 권취하지만 소재의 두께(20~30mm)에 따라 굽힘응력이 다르게 걸려 초기내경의 크기가 일정하지 않으며, 도 3과 같이 진원이 아닌 타원형으로 권취되거나 텔레스코프형으로 권취되거나 지그재그형으로 권취되어 권취형상이 불량한 경우가 발생한다.

이와 같은 불량을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 특허출원 제2001-79855호(2001.12.15)를 출원하여 소재의 두께에 따라 상부 벤딩롤의 속도와 하부 벤딩롤의 속도를 서로 다르게 설정 제어하여 권취하도록 하는 "열연판재의 중간 소재 권취 방법"을 제안한 바 있다.

예컨대, 응력편차를 항상 일정하게 유지하여 소재의 초기내경을 원형으로 권취하고 또 목표로 하는 곡률반경을 얻기 위하여 상부 벤딩롤의 속도를 하기 식(1)에 의하여 제어하고, 하부 벤딩롤의 속도는 식(2)에 의하여 제어하도록 하였다.

V_BT = V ·(1+T/2R)----------(1)

V_BB = V ·(1-T/2R)----------(2)

상기 식(1),(2)에서 V는 소재의 속도, V_BT은 상부 벤딩롤의 속도, V_BB은 하부 벤딩롤의 속도, T는 소재의 두께, R은 권취 곡률반경을 각각 나타낸다.

이와 같이 하여 상,하부 벤딩롤들의 속도를 제어하여 소재를 권취함으로써 권취시 소재의 두께방향 응력편차가 항상 일정하게 유지되어 소재가 목표로 하는 곡률반경으로 불량없이 권취될 수 있을 것으로 판단하였다.

그러나, 바(BAR)의 권취속도가 도 4에서와 같이, A,B,C,D,E,F 구간별로 다르게 나타나고 있음에도 불구하고 종래에는 상기 식 1,2에 의해 산출된 값을 구간에 관계없이 일률적으로 적용하다 보니 소재의 속도가 변경되는 시점에서 도 2에 도시된 두 개의 상부 벤딩롤(TOP B/R), 포밍롤(F/R), 두 개의 크래들롤(C/R)이 각 관성력에 의해 권취장력에 변화를 일으켜 바의 권취중 느슨하게 감기거나 장력이 과도하게 걸려 두 개의 크래들롤(C/R) 위에서 무게중심이 뒤틀릴 경우 기존과 같은 텔레스코프 현상이 다시 유발되면서 권취형상의 불량을 초래하는 새로운 문제가 파생되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 한계성을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 중간소재인 바의 압연속도가 조업상황에 따라 가속 및 감속이 일어날 때 상부벤딩롤, 포밍롤, 크래들롤에 작용하는 관성력에 의해 발생되는 권취장력의 변동량을 각 롤들의 회전속도 가변을 통해 소재에는 항상 일정한 장력 이 유지되도록 하여 소재를 불량없이 권취할 수 있도록 한 열연판재의 바 권취시 장력 제어방법를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 상기한 목적은, 열간압연 설비의 중간압연기와 마무리 압연기 사이에 설치되어 회전하는 상하부 벤딩롤, 포밍롤 및 크래들롤 사이로 소재를 통과시켜 권취하는 방법으로서 소재의 두께에 따라 상부 벤딩롤 속도와 하부 벤딩롤 속도를 서로 다르게 설정 제어하여 권취할 때에, 초벌압연되기 위해 소재가 이송되는 구간별 속도패턴에 맞추어 상기 상부벤딩롤, 포밍롤, 크래들롤의 회전속도를 구간별 속도패턴에 따라 가변시키면서 권취하는 것을 특징으로 하는 열연판재의 바 권취시 장력 제어방법을 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 5의 도시와 같이, 연속주조기(10)를 통해 주조된 소재는 초벌압연기(20)를 거쳐 압연된 후 절단기(팬들럼 쉬어)에 의해 요구되는 크기로 전단되고, 이어 인덕티브히터(30) 및 열처리로를 거쳐 코일박스(40)에서 권취되게 된다.

이때, 소재인 바의 권취시 그 속도패턴을 살펴보면, 도 4의 도시와 같이 A구간에서는 초벌압연기의 압연속도(V)로 이동되고, B구간에서는 바코일 어저스트 감속구간에 해당되는 속도를 이동되며, C구간에서는 바코일 어저스트 완료후 정상속도로 회복되고, D구간에서는 선,후행재 분리커트후 다시 가속되며, E구간에서는 바 꼬리부분 가열구간으로서 인덕티브 히터에 의해 가열되기 위해 속도가 다시 다운되 고, F구간에서는 다시 가속되는 것과 같은 패턴을 갖게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 속도의 가변 패턴에 따라 소재인 바를 코일형으로 권취하는 두 개의 상부 벤딩롤, 포밍롤, 두 개의 크래들롤의 회전속도를 가변 패턴과 대응되게 가변시켜 슬립이나 장력의 과소를 조절함으로써 그 권취 형상을 양호하게 한 것이다.

즉, 중간소재인 바 1매를 권취하는 동안 압연속도가 가속되거나 감속되는 상황이 빈번하게 발생되는데 그와 같은 가감속에 의해 각 롤에서는 상당한 관성력이 유발됨에도 불구하고 기존에는 그러한 요소를 감안하지 않았으나 본 발명에서는 이러한 관성력의 요소까지 감안하여 정밀제어함으로써 보다 양호한 권취형상을 이끌어 낼 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명에서는 두 개의 상부 벤딩롤, 포밍롤, 두 개의 크래들롤의 각 속도를 동일하게 유지시키게 각 구간별도 차등을 두어 회전속도를 달리하도록 제어하는 것으로, 조업경험에 비추어 산출된 각 구간별 제어계수를 본 출원인이 선출원한 식에 곱하여 각 구간별 구동롤(두 개의 상부 벤딩롤, 포밍롤, 두 개의 크래들롤)들의 회전속도를 제어토록 한 것이다.

다시 말하면,

V_BT=V_FR=V_CR=(1+A1,A2,A3,A4)(1+T/2R) ×V-----------(3)

(여기에서, V_BT:두 개의 상부 벤딩롤의 속도, V_FR:포밍롤의 속도, V_CR:두 개의 크래들롤의 속도, A1~A4:각 구간별 경험에 의해 산출된 제어계수, R:권취 곡률반경, T:소재두께, V:소재의 압연속도임)

식 (3)에 의해 구해진 속도를 각 구간별로 적용함으로써 달성될 수 있게 된다.

각 구간별 제어계수는 하기한 표 1에 나타내었다.

구분	A구간	B구간	C구간(A1)	D구간(A2)	E구간(A3)	F구간(A4)
바압연속도	V	V-4.7mpm	V	V ×1.3	V ×0.86	V ×3.5
제어계수	-	-	0.01	-0.01	0.01	0.007

이와 같이 두 개의 상부 벤딩롤, 포밍롤, 두 개의 크래들롤들의 속도를 소재의 위치(각 구간)별로 가변 제어하여 소재를 권취함으로써 권취시 소재가 목표로 하는 곡률반경으로 불량없이 권취될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 열연판재의 생산에 있어서 중간소재를 항상 일정한 굽힘력을 유지하여 불량없이 양호한 형상을 갖도록 권취하는 것이 가능하게 된다.

Claims (2)

1. 열간압연 설비의 중간압연기와 마무리 압연기 사이에 설치되어 회전하는 상하부 벤딩롤, 포밍롤 및 크래들롤 사이로 소재를 통과시켜 권취하는 방법으로서 소재의 두께에 따라 상부 벤딩롤 속도(V_BT)와 하부 벤딩롤 속도(V_BB)를 서로 다르게 설정 제어하여 권취할 때에,

   초벌압연되기 위해 소재가 이송되는 구간별(A,B,C,D,E,F) 속도패턴에 맞추어 상기 상부벤딩롤, 포밍롤, 크래들롤의 회전속도를 구간별 속도패턴에 따라 가변시키면서 권취하는 것을 특징으로 하는 열연판재의 바 권취시 장력 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 상부 벤딩롤, 포밍롤, 크래들롤의 회전속도는 하기한 식에 의해 산출된 속도로 해당 구간별 가변제어되는 것을 특징으로 하는 열연판재의 바 권취시 장력 제어방법.

   V_BT=V_FR=V_CR=(1+A1,A2,A3,A4)(1+T/2R) ×V

   (여기에서, V_BT:상부 벤딩롤의 속도, V_FR:포밍롤의 속도, V_CR:크래들롤의 속도, A1~A4:각 구간별 경험에 의해 산출된 제어계수로서 A1=0.01, A2=-0.01, A3=0.01, A4=0.007, R:권취 곡률반경, T:소재두께, V:소재의 압연속도임)

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